基于交替混沌粒子群算法的恒溫箱ＰＩＤ控制

吳　偉，顏文俊
浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院，浙江杭州

摘　　　要：為滿足目前市場對恒溫箱系統(tǒng)越來越高的性能要求，設(shè)計了一種高性能的恒溫箱控制系統(tǒng)�；�于ＰＩＣ１６Ｆ８７７Ａ芯片完成系統(tǒng)硬件設(shè)計，并采用ＰＩＤ算法作為控制策略。結(jié)合混沌的遍歷性和粒子群算法的快速趨同效應(yīng)，設(shè)計了一種新型的交替混沌粒子群（ＡＣＰＳＯ）優(yōu)化算法用以整定ＰＩＤ控制器的參數(shù)。通過與收縮因子粒子群算法（ＣＰＳＯ）和變慣性權(quán)重粒子群算法（ＩＷＰＳＯ）比較，證明交替混沌粒子群算法收斂速度快，并能避免粒子群算法容易陷入局部較優(yōu)的問題。仿真和實際系統(tǒng)測試表明，所設(shè)計的控制器可以有效地提高控制系統(tǒng)的性能，應(yīng)用前景廣闊。

關(guān)　鍵　詞：ＰＩＣ１６Ｆ８７７Ａ；恒溫箱；交替混沌粒子群（ＡＣＰＳＯ）；ＰＩＤ

１　引　言
恒溫箱在科研實驗、醫(yī)療和材料化工行業(yè)等方面有著廣泛的應(yīng)用。隨著科技進步和市場發(fā)展，測量精度、控制精度等性能要求越來越高。自動控溫系統(tǒng)作為恒溫箱中的關(guān)鍵部分，很大程度上決定了恒溫箱的性能。因此，設(shè)計一種高性能的控制器顯得尤為重要。本文將結(jié)合ＰＩＤ算法來實現(xiàn)控制器設(shè)計。但傳統(tǒng)的ＰＩＤ算法參數(shù)整定繁瑣，因此各種ＰＩＤ整定方法層出不窮，而其中又以基于搜索的方法效果較好，混沌算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制和各種進化算法都已被研究和使用。粒子群算法是一種計算簡單、運算量小的全局優(yōu)化方法，但是存在容易早熟和陷入局部較優(yōu)的問題［１］。不少學(xué)者提出了解決辦法，各種混合粒子群算法也被廣泛研究。文獻［２］介紹了粒子群算法的研究進展，并給出了目前粒子群算法的一些改進措施。混沌粒子群算法是其中運算簡便、實用性較強的一種。本文將介紹一種新型的混沌粒子群優(yōu)化算法�步惶婊煦缌Ｗ尤核惴ǎǎ粒茫校樱希﹣韮�(yōu)化ＰＩＤ控制器的參數(shù)，算法可以明顯簡化整定過程，同時系統(tǒng)的控制效果將明顯提高。

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